北京市地铁15号线工程07标段
顺义站附属结构一期
旋喷桩施工方案
编制：2009年5月14日
复核：2009年5月16日
审核：2009年6月17日
中铁隧道集团有限公司
北京市地铁15号线工程07标项目经理部
2009年6月17日
目录
第一章编制说明 2
1.1编制依据 2
1.2适用范围 2
1.3编制原则 2
第二章工程概况 3
2.1工程位置及设计概况 3
2.2工程地质与水文地质条件 4
2.3主要工程数量 5
第三章施工总体安排 6
3.1总体施工方法 6
3.2施工进度计划 6
3.3资源配置 6
第四章施工方法 8
4.1施工原理及工艺流程 8
4.2施工工艺参数 9
4.3旋喷桩施工方法 9
第五章质量标准及检查措施 11
5.1旋喷桩施工技术标准 11
5.2施工检查内容 11
5.3成桩质量检查 12
第六章质量、安全、环境保证措施 12
6.1质量保证措施 12
6.2安全保证措施 13
6.3环境保证措施 15
第七章防汛、消防、保卫保证措施 16
7.1消防措施 16
7.2保卫措施 17
第八章旋喷桩施工预案 17
8.1固结体强度不均匀、缩颈 17
8.2压力上不去 18
8.3压力骤然上升 18
8.4钻孔沉管困难偏斜、冒浆 18
8.5固结体顶部下凹 19
第一章编制说明
1.1编制依据
⑴北京地铁十五号线工程土建07标合同段工程施工招标文件、施工图纸及后续更改文件；
⑵现行有关法规、标准、技术规范、定额以及环境保护、水土保持方面的政策和法规；
⑶建筑结构长城杯工程监理质量评审标准编号DBJ/T01-69-2003；
⑷《地基处理手册》
⑸《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
⑹现场踏勘所掌握的环境资料；
⑺我单位现有的技术水平、施工管理水平和机械设备配套能力；
⑻《北京地铁十五号线一期工程岩土工程勘察报告》；
⑼类似工程的施工实践经验。
1.2适用范围
本施工方案适用于顺义站一号风道及A西北口、C东南口、疏散口、二号风道围护结构旋喷桩的施工。
1.3编制原则
⑴确保技术方案针对性强、操作性强；施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事求是相结合。根据工程地质、水文地质、周边环境及工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。
⑵技术可靠性原则
根据本标段工程监理特点，依据北京及其周边地区类似工程施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。
⑶经济合理性原则
针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案，施工过程实施动态管理，从而使旋喷桩加固施工达到既经济又优质的目的。
⑷环保原则
施工前充分调查了解工程周边环境情况，紧密结合环境保护进行施工。施工中认真作好文明施工，减少空气、噪音污染，施工污水、废浆经沉淀并取得相关部门的批准后方可排放。施工过程实施ISO14000标准，进行环境管理。建设“绿色工地”，实施“环保施工”。
第二章工程概况
2.1工程位置及设计概况
2.1.1工程位置
顺义站附属结构一号风道及A西北口位于区委东南侧，C东南口、疏散口、二号风道位于光明广场，顺义第三中学对面紧邻府前东街。
2.1.2设计概况
顺义站附属结构一号风道及A西北口、C东南口、疏散口、二号风道围护结构采用钻孔灌注桩+咬合旋喷桩止水帷幕，一号风道及A西北口、二号风道围护结构钻孔灌注桩为A、B、C、D四种桩，C东南口、疏散口围护结构为A、B、E、F四种类型桩，其中A、B、C型号桩直径为1000，间距为1500mm，D型号桩为800mm，间距为1400mm，E、F型号桩直径为600mm，间距1200mm，咬合旋喷桩止水帷幕设计情况与钻孔灌注桩桩径有关系，具体情况见下图2.01咬合旋喷桩止水帷幕平面布置图（包括图1、图2、图3），咬合旋喷桩具体设计情况见表2.01咬合旋喷桩工程数量统计表
图2.01咬合旋喷桩止水帷幕平面布置图
2.2工程地质与水文地质条件
2.2.1工程地质
顺义站以厚层粘土、粉土、粉质粘土为主，地层主要为人工堆积层、新近沉积层、第四纪全新世冲洪积层四大层，本场区按地层岩性及其物理力学性质进一步分为10个大层，各地层特征自上而下依次如下：①粉土填土、③粉土、③-1粉质粘土、③-2粘土、③-3粉细砂④粉质粘土、④-1粘土、⑤-1细中砂⑥-1粘土⑥-2粉土。
2.2.2水文地质
顺义站附近的地下水主要为上层滞水、潜水和承压水。上层滞水水位标高为34.65～36.13m，水位埋深为2.6m～4.0m，含水层主要为粉土填土1层。潜水水位标高为29.12～31.20m，水位埋深为7.5m～9.7m，含水层主要为粉土3层.承压水水位标高为21.21~22.20m，水位埋深为16.5~17.6m，含水层主要为细中砂5-1层，上层滞水分部不均匀，水位不连续，主要接受大气降水、绿地灌溉和自来水、雨水、污水等地下管线的垂直渗漏补给；潜水主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄；承压水主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流、向下越流方式排泄。
本场地地下水对混凝土结构无腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性，为抵抗腐蚀、对混凝土抗渗等级和保护层厚度做出相应要求。
基坑侧壁土体自稳能力较差，地下水位位于基底标高之上，上层滞水分布较连续，粉土3层为含水层，渗透性较差，在降水疏干时常有剩余水体，易产生泡槽，使地基土力学性质降低，在外力作用引导下容易发生坍塌。
2.3主要工程数量
一号风道及A西北口、C东南口、二号风道围护结构旋喷桩主要工程量详见主要工程数量表2.01：监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/
表2.01基坑主要工程数量表
工程部位 工程项目 单位 根数 单根长度 数量（m） 一号风道及A西北口 φ800旋喷桩 根 243 22.2m 5394.6 C东南口、疏散口 φ800旋喷桩 根 212 10.9m 2310.8 二号风道 φ800旋喷桩 根 242 22.1m 5348.2 备注：本表工程量为估算值，不能作为最终工程量。
第三章施工总体安排
3.1总体施工方法
3.1.1施工方法
本工程旋喷桩施工采用三管法旋喷，为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，围内部第四章施工方法
4.1施工原理及工艺流程
三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与土混合达到加固目的，其加固直径可达800～2000mm。
采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。旋喷桩施工工艺流程见图4-01。监理工程师论坛http://bbs.job2299.com/
图4-01旋喷桩施工工艺流程图
4.2施工工艺参数
施工工艺参数见表（r/min）
式中Q—浆量（m3）；
H—喷射长度（m）；
q—单位时间喷浆量（m3/min）；
β—损失系数，通常0.1～0.2；
v—提升速度（m/min）。
根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。
4.3旋喷桩施工方法
4.3.1施工准备
⑴场地平整
正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。
⑵桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
⑶修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。
4.3.2钻机就位
钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。
4.3.3引孔钻进
钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。
4.3.4拔出岩芯管、插入注浆管
引孔至设计深度后，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，要边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴要用塑料布包裹，以防泥土进入管内。
4.3.5旋喷提升
当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
4.3.6钻机移位
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。
第五章质量标准及检查措施
5.1旋喷桩施工技术标准
旋喷桩的施工技术要求见表5.01。
表5.01旋喷桩施工技术检查表
序号 项目名称 技术标准 检查方法 1 钻孔垂直度允许偏差 ≤1.5% 实测或经纬仪测钻杆 2 钻孔位置允许偏差 50mm 尺量 3 钻孔深度允许偏差 ±200mm 尺量 4 桩体直径允许偏差 ≤50mm 开挖后尺量 5 桩身中心允许偏差 ≤0.2D 开挖桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径 6 水泥浆液初凝时间 不超过20小时 7 水泥土强度 qu(28)≥1.2MPa。 试验检验 8 水灰比 1:1 试验检验 5.2施工检查内容
⑴施工前检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常在施工前应对钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑵施工中检查
施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况；
⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
施工后主要对加固土体进行检查，包括：
①固结土体的整体性及均匀性；
②固结土体的有效直径；
③固结土体的强度；
④固结土体的抗渗性
5.3成桩质量检查
⑴质量检验时间、内容
施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。
(2)质量检验数量、部位
检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。
(3)检验方法
旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。
钻孔取芯：在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。
第六章质量、安全、环境保证措施
6.1质量保证措施
为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。
放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。
⑵高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。
⑶采用32.5R普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定,水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。
⑷浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记,以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。
⑸施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。
⑹严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.14m/min。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。
⑺高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。
⑻因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。
⑼引孔钻孔施工时应及时调整桩机水平，防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。为保证顺利安放注浆管，引孔直径采用Φ150mm成孔，岩芯管长不小于2.0米。穿过砂层时，采用浓泥浆护壁成孔，必要时可下套管护壁，以防垮孔。
⑽实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。
⑾根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。
⑿配备一台备用发电机组。旋喷桩施工，进入旋喷作业则应连续施工。若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行。
⒀施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
6.2安全保证措施
根据注浆作业的施工特点，按照国家《劳动保护法》发放相应的劳保用品：如安全帽、工作服、防护眼镜、橡胶手套、防尘口罩等。在岗前对员工进行安全知识教育培训，并持证上岗。严格执行国家法律、法规、作业标准和北京市承包工程安全管理规定，为本标段安全目标的实现，争创北京市安全生产建筑工程标准工地提供必要的保证。
6.2.1施工现场
⑴加强对安全生产的管理，对职工进行安全生产教育，工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。
⑵制定各工种安全生产规章制度，严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗，严禁串岗作业。
⑶严禁违规操作，不得违章指挥。
⑷定期或不定期组织安全大检查，及时发现、整改安全隐患，对违章作业人员进行一定的处罚。
⑸施工材料堆放有序，不侵入运输通道道施工界限。
⑹施工机械的转动部分有安全罩。
⑺所有吊装装置必须有安全检验证书，并定期维修管理。
⑻配电箱开关有操作指示和安全警示。
⑼机械定期维修,确保作业安全。
⑽危险品必须严格管理，其存放、运输、使用均要符合国家和地方的有关规定。
⑾临时设施及变压器等供电设施，应按《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，采取防护措施，并增设屏障、遮栏、围栏、保护网。凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备，均设置接地装置或避雷装置，并派专业人员检查、维护、管理。
⑿调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。
⒀做好管路的调查保护工作，联系相关部门，做好应急准备。
6.2.2机械操作安全技术要点
⑴高压泥浆泵
①泵体内不得留有残渣和铁屑，各类密封圈套必须完整良好，无泄漏现象。
②安全阀中的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或自制的安全销。
③指定专人司泵，压力表应定期检修，保证正常使用。
④高压泵、钻机、浆液搅拌等要密切联系配合协作，一旦某部发生故障，应及时停泵停机及时排除故障。
①司钻人员应具有熟练的操作技能并了解旋喷注浆的全过程和钻机在旋喷注浆的作用。
②钻孔的位置需经现场技术负责人确认，确认无误后方可开钻。
③人与喷嘴距离应不小于600mm，防止喷出浆液伤人。①高压胶管：在使用时不得超过容许压力范围。
②胶管：弯曲使用时不应小于规定的最小弯曲半径。
①喷射注浆施工结束后，应立即将钻杆、泵及胶管等用清水清洗干净，防止浆液凝结后堵塞管道，造成再次喷射时管道内压力骤增而发生意外。
②施工中途发生故障，必须卸压后方可拆除连接接口，不得高压下拆除连接接口。
8
移钻
搬迁
回灌
清孔
换浆清渣
高喷作业
浆液配制泵送
插入高喷管
试喷检查
启动高压泵送水
启动空压机送风
开孔检查
钻进成孔
引孔钻机就位
观察高喷参数
孔内保持满浆
测放桩位
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